spar平台在风 浪 流中的运动预测与分析

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文Spar平台在风、浪、流中的运动预测与分析姓名：许国春申请学位级别：硕士专业：舰船与海洋结构物设计制造指导教师：孙丽萍201101Spar平台在风、浪、流中的运动预测与分析摘要本文的主要研究内容为预测与分析Spar平台在风、浪、流载荷及锚泊力共同作用下的运动，同时本文考察了三种计算流载荷的方法。此外，本文还以经典式Spar平台为研究对象分析了计算大直径圆柱结构水动力的三种方法。本文采用完全细长体公式计算Spar平台的波浪力，尤其是桁架式Spar平台桁架结构水动力的计算，它是完全细长体公式应用的进一步拓展。风载荷根据API规范中的方法进行计算，风速随着距离海平面高度的

2、不同而变化。本文考虑的流为均匀流，在整个水深范围内流速为常数，通过流速与波浪水质点速度相叠加的方法计及流载荷对Spar平台运动的影响。在进行运动计算时；Spar平台被假设为刚体，采用刚体的完全非线性运动方程描述Spar平台的运动。最后本文在Q．W．Ma&M．H．Patel三个自由度经典式Spar平台运动计算程序的基础上，将其拓展为计算经典式与桁架式Spar平台在风、浪、流及锚泊共同作用下的六个自由度运动。本文利用上述运动计算程序分别对一座经典式Spar平台与一座桁架式Spar平台进行运动预测与分析，主要研究内容与结果如下：(1)比较本文的计算结果与实验结果，比较结果良好，同时本文还将Spar

3、平台在特殊浪向及流向下的运动计算结果与理论预测结果进行验证，本文程序的计算结果与理论预测结果相一致，这些都充分验证了本文计算程序的可靠性。(2)预测经典式Spar平台在风、任意方向波、任意方向流及锚泊共同作用下的六个自由度运动。(3)以经典式Spar平台为研究对象，研究了计算大直径圆柱结构水动力的三种方法，研究结果表明随着波浪周期的增大三种方法的计算结果明显不同。(4)预测桁架式Spar平台在风、任意方向波、任意方向流及锚泊共同作用下的六个自由度运动。(5)通过经典式与桁架式Spar平台考察了三种计算流载荷的方法。研究结果表明流载荷的计算方法对Spar平台的运动计算结果影响较大。关键词：Sp

4、ar平台；细长体；运动；非线性；预测与分析AbstractThemainpurposeofthisthesisistopredictthemotionsofaSparplatformduetowind．currentandwave．Andthen，aninvestigationonthreemethodsofcomputingcurrentforceisconducted．Besides，somecomparisonsamongseveralmethodsofcalculatinghydrodynamicforcesofhardtankareperformed．Thewaveloadsoft

5、hewholeSparareevaluatedbyFullSlenderFormulation．Especially'itisappliedforthetrussstructures，whichistheextensionoftheFullSlenderFo肌ulation．ThewindpressureiscalculatedastheruleofAPI，andthewindvelocityisvariedwithheight．Thecurrentvelocityisaconstant，anditisconsideredbysuperpositionofwaterparticleveloc

6、ity．TheSparplatformistreatedasarigidbody；thenonlinearequationsofmotionsareadoptedbythisstudy．Atlast，acodeisdevelopedbyextendingthecodeforClassicSparwiththreefreedomsmotionsfromQ．W．Ma&M．H．Patel，anditcangivethepredictionofSparmotionswithsixdegreefreedomsunderwaves，currents，windsandmoo咖gloads．Thisthes

7、isperformssomepredictionsandanalysesbyaClassicSparandaTrussSpar,themaincontentsandresultsareasfollowing：(1)Comparingtheresultsofthisworktothoseofexperiments．andsatisfactoryagreementisachieved．Besidesthemoti